VoIP培訓資料

一、IP電話的概念
　　
　　IP電話一般被稱做Internet電話或網絡電話，顧名思義，就是經過Internet打 電話。從廣義上說，它應被稱爲Internet電信，由於它包括語音、傳真、視頻傳輸等多種電信業務。
　　
　　二、 IP電話的基本原理
　　
　　IP電話的話音是利用基於路由器／分組交換的IP（Internet／Intranet）數據 網進行傳輸。因爲Internet中採用「存儲一轉發」的方式傳遞數據包，並不獨佔電 路，而且對語音信號進行了很大的壓縮處理，所以IP電話佔用帶寬僅爲8kbit／S－ 10kbit／S，再加上分組交換的計費方式與距離的遠近無關，天然大大節省了長途 通訊費用。 Internet是由衆多各類不一樣的計算機網絡互聯組成的，遍及世界各地。Inte rnet的出現和普及極大地改變了人們的交流和通訊方式。Internet使用標準的TCP ／IP協議來實現各計算機之間的相互通訊和數據交換。
　　TCP／IP協議則負責將要傳 輸的IP數據分組排隊發送到網絡上。每一個分組均包含地址及數據重組信息，以確保 數據安全和數據分組交換正確無誤。 IP Telephony就是以Internet做爲主要傳輸 介質進行語音傳送的。首先，語音信號經過公用電話網絡被傳輸到IPTelephony網 關；而後網關再將話音信號轉換壓縮成數字信號傳遞進入Internet；而這些數字信 號經過遍佈全球而成本低廉的網絡將信號傳遞到對方所在地的網關，再由這個網關 將數字信號還原成爲模擬信號，輸入到當地的公共電話網絡，最終將語音信號傳給 收話人。
　　
　　三、IP電話系統的關鍵設備—一網關
　　
　　設在各地的網關由一個獨一的IP地址表示，它是架通兩種通訊傳輸方式的一座 橋樑，是Internet上的‘交換局」，以實現遠程電話間的互聯和通訊，。 在一邊，網關鏈接傳統的電路交換網（Circuit－switched Network）如公共 交換電話網（PSTN），可和外部的任意一部電話通訊。在另外一邊，網關鏈接分組交換網（Packet－Switched Network）如Internet、Intranet等，可和接入網絡的任 意一臺計算機通訊。在整個Internet Phone系統中，網關分佈在世界各地，處理當 地的PSTN網與Internet的接入和轉換理。 網關接收標準電話信號，經數字化與大幅度地壓縮後，使用IP協議進行分組送 到Internet，找出傳輸路由，經過Internet發往目的地。反之，接收Internet傳輸 過來的數據分組，並轉往電話網絡系統。接入和轉出電話網絡系統可同時進行，實 現全雙工（雙向）通話。 例如在北京撥打一個到舊金山的長途電話，在北京，一個普通的公共電話經過 PSTN接入本地網關，本地網關對數據進行特定的壓縮算法處理，組織成包含主、被叫號碼、時間、通話信息等數據的IP分組，並分析被叫號碼，根據路由表，把它映 射成爲一個IP地址，經過路由選擇，發往該IP地址（如舊金山）對應的遠端網關。 而在被叫方舊金山，遠端網關接收北京本地網關傳輸過來的IP數據分組，進行相反過程的解壓縮，再發往其本地端的PSTN網。這樣，就實現了兩地的實時通訊。而其 所包含的通訊費用僅爲北京本地普通電話費+Internet通訊費+舊金山本地電話費。 因爲Internet的通訊費是較低的，因此長途電話費用大大降低。
　　
　　4.、IP電話話音質量
　　
　　話音質量基本取決於兩個因素：一是上網通訊線路的速度;二是Internet自己 是否繁忙。IP電話話音質量與普通電話話音質量相比主要有兩個方面的差異： 1、是話音滯後，2、有時略有失真現象。凡是使用過IP電話的人，廣泛認爲話音質量 比想象的好，通常來說介於普通電話與移動電話之間。爲了提升話音質量，最直 接的方法是擴大Internet的接入速率，使用良好的Internet接入線路。
　　
　　五、IP電話系統中的幾個關鍵技術和標準(1)
　　
　　* IP電話的基本標準 Internet電話的標準採用ITU－T H.323標準。H.323是ITU的多媒體通訊協議 系列H.32x中的一個。H.323提供了基於IP網絡（包括Internet）的傳送聲音、視頻和數據的基本標準，它是一個框架協議，與之相關的傳輸、控制及聲音、視頻 壓縮等標準見下表（表中還包含了多媒體在其他網絡（ISDN、PSTN）中的系列協議）。 H.323定義了網絡傳輸中的四種基本的構成單元：終端、網關、關守和多點控 制器（MCU）。 * 網絡協議標準 通常說來，Internet電話的呼叫創建和控制大多創建在TCP基礎上，而音頻 流的傳送則創建在UDP基礎上，爲保證傳送的實時性，IETF增長了幾個重要的協 議： RSVP（ Resource Reservation Protocol）：通常說來，在IP網絡上保留 足夠的帶寬用於多媒體的傳送是十分困難的，爲此IEtF，定義了資源預留協議 （RSVP）。RSVP容許接收者申請特定數量的帶寬用以進行數據傳輸，有了RSVP， 傳統的無QoS（Quality of Service）保證的IP網絡得到了QoS保證。要可以使用 RSVP，H.323的終端、網關、MCU等必須支持， IP網絡上的路由器等也必須支持， RSVP在RFC2205－RF C2209中定義。 RTP／RTCP（ Real－Time Protocol／Real-Time ControlProtocol）：RTP 是IETF定義的用以傳送音頻、視頻流的協議，RTP創建在UDP上，在RTP的頭部， 定義了一個時間戳（Time Stamp），使得音視頻的實時傳送及同步獲得保證。 RTCP則是控制和監視RTP及其Qos的協議。H.323是創建RTP基礎上的。RTP／RCt 協議見RFC1889和C1890。
　　
　　六、 IP電話系統中的幾個關鍵技術和標準 (2)
　　
　　* 語音編碼標準 H.323中定義了多種話音的傳送，IETF成立了AVT（ Audio／Video Trans port）工做組用以進行話音傳送的研究。目前，Internet電話中經常使用的語音編碼 比特流速率以下： G.711 64Kbit/s, G722 48－64kbit/s， G.728 16kbit/s, G.723和G.723.1 5.3kbit／S或6.3kbit／S， G.729和G.729A8或13kbit／s。 在通話雙方不說話時不傳送話音數據能有效地節約帶寬， 但爲防止靜音壓縮時通話聽起來時斷時續的感受，建議在靜音過程當中加上背景噪聲，IMTC的VoIP論壇提出了可變參數的背景噪聲傳遞方法。 *控制模塊 H.323的系統控制包括：H.245控制、Q.931呼叫信號控制和RAS控制。 H.245控制信道是一個可信通道，用來承載控制信息用以對H.323實體的操做。 這些控制包括：性能交換、打開或關閉邏輯通道、優先級請求、流程控制信息以 及基本的命令的指示等。 呼叫信號通道利用Q.931在兩個終端間創建鏈接。 RAS信號通道完成註冊、訪問權限、帶寬改變及狀態更新等。RAS信號通道通常 在終端和關守間創建，若是關守不存在，那麼就沒有了RAS通道。
VOIP培訓資料二
　　
　　IP電話技術的演進
　　
　　——IP電話以其經濟、高效率和超時代的技術發展等特色，自1995年以來獲得了迅猛發展，目前已成爲數據語音通訊中最有競爭力的技術之一。全球許多國家開通了I P電話的運營業務，我國的IP電話試運營工做也已經半年有餘，IP技術正呈現出蓬勃的生命力，一定推進信息產業的進一步發展，IP電話的發展，歷經了兩個初級階段，目前正在高速地向第三個階段演進
　　——統一融合。
　　
　　1 、技術積累階段
　　
　　——在技術積累階段， CTI領域的專家提出語音傳輸的分組設想：全部的分組語音系統都遵循一種通用的模式，分組語音傳輸網絡能夠採用IP、幀中繼或ATM。在這些網絡的邊緣設置稱爲 「語音代理」的設備或部件，其任務是將語音信息從傳統的語音格式轉換爲適用於分組傳輸的格式，而後經過上述網絡將分組數據發送到目的地的語音代理設備上。
　　
　　——語音代理鏈接模式在分組語音網絡傳輸系統中須要解決兩個問題，才能使分組語音服務知足用戶的須要。首先是語音編碼的轉換，即如何將語音信息轉換爲數字信號；另外一個問題是信令轉換，它主要是鑑別呼叫方所呼叫的對象，以及呼叫方在網絡中的位置。
　　
　　——人類的語言都是以模擬信號形式表示的，早期的電話模擬信號能夠描述爲平滑的「正弦波」，雖然模擬通訊技術已至關發達，可是傳輸的效率不高，當傳輸衰減致使模擬信號變弱時，要將複雜的模擬語音信息和傳輸噪聲區分開來是很困難的。
　　——數字信號只有「1」和「0」兩種狀態，易於同噪聲區分開，並且不易發生畸變。所以，全球的通訊系統已轉換爲數字傳輸格式，稱爲脈衝編碼調製（PCM），PCM將模擬語音轉換爲數字格式。標準電話PCM使用8位代碼和8000／秒採樣頻率，因此每一路電話佔用64kb／s信道帶寬，另外一種稱爲自適應微分P CM（ADPCM）的電話語音標準將語音轉換爲4位代碼，所以僅佔用32kb／s， ADPCM一般用於長途線路。
　　——正是基於這樣的技術，人們研製成功了第一代IP電話設備，利用計算機上的聲卡語音採集原理，將64kb／s的模擬語音轉換爲ADPCM數字信號，在I nternet上實現計算機到計算機的初級 IP電話功能。這種系統因爲主要是利用計算機來完成語音的壓縮和控制，因此，通常只能實現一路話音的實時通訊。例如，在PII233的計算機系統上最多隻能完成4 個話路的語音通訊。在這灰系統中，比較實用的IP電話系統有不少，如Vocaltec的IPhone、Microsoft的Netmeeting系統等。第一代IP系統的研製成功，激起了人們對I P電話系統的極大興趣，從而，推進了IP電話技術的應用研究，人們但願像通常電話系統同樣來使用IP電話系統。
　　
　　二、 實用階段
　　
　　——IP電話的第二個發展階段是在第一個階段的基礎上的飛躍，它不但能夠實現像PSTN系統同樣使用IP電話系統進行通訊，並且也能夠實現大話務量的呼叫。利用目前的P STN交換系統，進行IP電話的通訊的階段稱爲「實用階段」。實用階段的IP電話主要是一個網絡接入設備，它完成數據網絡傳輸和PSTN的轉接功能。一個實用的I P電話接入終端系統（咱們稱之爲Gateway），通常包括五個部分：
　　
　　——.創建和控制電話的接續、通話和拆線工做
　　——.語音壓縮和數據編碼處理
　　——.數據網絡傳輸和控制：
　　——.系統維護部分
　　——.用戶信息管理
　　——這類系統還是組建在計算機系統上的，但它不是終端用戶設備。因此因此，對通常用戶來講，×××機，便可實現IP通訊。下面咱們來研究各部分的功能及實現方法。

　　2.1 創建和控制電話的接續、通話和拆線

　　——創建和控制電話的接續、通話和拆線是IP電話系統和PSTN的信息交換界面，也是目前的通常電話系統向Internet／Intranet轉換的出入網關。這部分的工做主要是經過對電話卡（例如 E1卡）的編程控制來實現。

　　——因爲E1卡能夠接受PSTN信息，並去掉有關的信令，錄製成爲純數字語音信號，因此，信令的轉換工做基本上由E1卡來完成。但在一個完整的I P電話網關中，各個部件之間必須相互交流信息，協調工做。E1卡和語音壓縮卡之間，語音壓縮卡和網卡（NIC）之間，以及各部件和用戶界面 之間，都須要充分的信息交換。這些信息的交換，能夠經過狀態機的行爲來控制。

　　2.2 電話的接續和拆線工做

　　——首先，由PSIN上的主叫用戶A摘機，發端Capitel收到主叫用戶的摘機信號後，向主叫用戶送撥號音或）IVR（交互式語音應答）提示。主叫用戶聽到撥號音，開始撥號，將被叫號碼送到 A端交換機Capitel.

　　——A端Capitel根據被叫號碼選擇IP地址和最佳路徑，並在選擇好的路徑上向B端Capitel發送通道佔用信號，即由A端Capitel的出信號佔用B 端Capitel的入信號。而後由A端的Capitel將被叫號碼送往B端的Capitel.（注：本系統以北京郵電通訊設備廠的Capitel IP電話系統爲例）。

　　——B端的Capitel根據被叫號碼，將純數字信號轉化爲PCM信號送到B端的PSTN上，接通被叫用戶。被叫用戶摘機應答，並將摘機信號送到B 端的Capitel上，再由B端Capitel轉發給A端 Capitel，雙方開始通話。當通話結束時，若A端用戶先掛機，則主叫用戶向Capitel送復原或拆線信號，並由B端Capitel將此信號發送給B 端的PSTN；若B端用戶先掛機，則B向A端Capitel送復原或拆線信號，一切復原。

——2.3 語音壓縮的數據處理

　　——語音壓縮主要是對語音信號進行壓縮處理，經常使用的語音處理方法有：G.7十一、G.72二、 G.729和G.723，這些壓縮算法必須在硬件上處理完成，不然，就不可能實現大話務量的呼叫任務。本部分能夠利用程序來控制語言壓縮卡，使它根據咱們的須要對語音信號進行實時的處理。當語音數據採集完成後，必須放人內存中，在採集的過程當中。第一步必須採集無壓縮的數字信號，而後經壓縮處理後，按要求的結構送到指定的內存，並在C PU的控制下，利用DSP中的算法，進行相應的數據壓縮處理。通過壓縮處理後的語音信號，再通過分組和編碼，造成標準的數據包，而後將這些封包的數據按流的形式送到網絡中進行傳輸。

　　——2.4 數據編碼處理

　　——數據編碼處理是H.323模塊所要完成的主要工做，它是涉及語音數據發送格式可否在互異系統上相互接收的關鍵，該協議於1996年5月2 8日由ITU公佈，目前已普遍用於多媒體數據通訊中，它是使用在綜合業務數字網（ISDN）中的一個多媒體通訊協議。

　　——具體的協議標準包括：H.255.0（呼叫處理協議），H.245（控制處理協議），H.261和 H.263（視頻處理協議），T.12O（數據處理協議）。在IP電話系統中，這部分工做主要完成以下任務：——。實時音頻編碼處理——。控制協議——。數據傳輸協議

　　——2.5—網關之間的數據交換

　　——網關之間的數據交換，是IP電話系統發展中十分重要又很是困難的技術。儘管IP電話生產廠家都聲稱他們的設備知足H.323標準協議的基本要求，但在H .225和H.245及Q.931的具體處理過程當中，每一個廠家有各自的處理方法。就IP電話的創始廠家Vocaltec和北京郵電通訊設備廠的 Capitel IP交換機系統對比來講，這兩家的產品都知足H.323的規範，但在H.323協議中G集的處理上卻截然 不一樣，由於H.323中沒有明確說明G集的處理方法。Vocaltec公司採用了三步的編碼方式來進行H.323包的封裝，而Capitel IP交換機系統則採用了中國標準的八步編碼方式來進行H.323包的封裝，這樣，在兩家的產品進行相互通訊時，因爲H.323包的封裝方法不一樣，對收到的H .323包的解釋不一樣，就出現了不兼容的狀況。

　　網關支持G.729A和G.723的多媒體數字信號編×××協議。G.729A優先支持，其次，支持 G.723.1 2 網關支持DTMF和MF解碼和編碼（呼出時），最終用哀悼可使用IVR系統3 關口支持與交換中心的關口的互通4 關口支持協議H.323 V2中的「快速創建設置」

　　關口和網關之間能夠傳遞端到端的信息記錄代碼6 關口能夠利用結算系統和來自結算系統的運營商的呼叫確認，進行認證7 呼叫詳細記錄能夠實時產生並實時傳遞到結算中心8 銷售符合iNOW！2.0版本的網關及關口，首先必需要利用iNOW！的權威組織，圓滿地完成 iNOW！組織的認證程序9 對於結算中心的呼叫，經過結算中心和終端的信號，iNOW！平臺提供兼容能力10 提供關口和結算系統的互通功能11 能夠傳送關口路由呼叫信令和終端路由呼叫信令12 至少24小時內，本地關口時鐘可與準確、可信的時間源保持同步13 利用下列算法，能夠在結算系統CDR中生成終端源代碼：H.323+1000 Q.931 14 網關支持T.38傳真協議。強制支持TCP／UDP／IP和V.21，V.27 V.17 15 有關結算系統呼叫，關口將保證信息的完整性——針對目前無通用國際標準的狀況，在1999年1月由Lucent、Itexc和Vocaltec三家公司聯合制定了IP電話工業標準－iNow！協議，該協議主要包括五個方面的內容：——。Gateway到Gateway的互通要求——。Gatekeeper到Gatekeeper的互通要求——。Gatekeeper到結算中心的互通要求——。Phone到Phone的服務要求——。FAX到FAX的服務要求——在知足上述要求的同時，信息交互處理過程必須在結算中心的控制下完成。不一樣區域的 IP電話運營商，可經過結算中心完成各類認證和交換工做。在iNow！協議中，接續和拆線的處理過程也有嚴格的定義，從而保證了不一樣廠家的產品在接續和拆線的處理上 能夠相互兼容。iNow！協議在規定算法和信息交換規範的同時，也規定了各類詳細的報文格式。這樣不一樣廠家應用該協議的時候，不會產生異議，使各I P電話生產廠家的產品能夠相互兼容。

　　——然而，美好的願望不等於現實，INOW！協議自從其誕生以來，就存在着許多問題。首先它是對H.323協議的補充，它沒有定義新的協議，它仍然侷限在H .323協議的範圍內。H.323協議在網絡層的不完整性和對傳輸的無保證性等方面的不足，iNOW！協議也不可能解決。其次，iNOW！協議爲行業標準，目前尚未獲得I TU的支持。因此，儘管iNOW！協議推出一年多來，有許多廠家支持該協議，但聲稱支持該協議的廠家的產品也不相互兼容。

　　——中國IP電話系統，通過半年多的試運營，針對目前IP電話系統存在的問題，在信息產業部的組織下，結合我國的網絡狀況和用戶反映的問題，制訂出了中國的I P電話兼容性標準和性能要求，並在有關單位的配合下，進行了IP電話設備的入網測試和認證工做，取得了良好的效果。

3 、技術融合

　　——網絡的發展正向寬帶化、智能化方向演進，目前電路交換和分組交換的相互融合，正是這種趨勢發展的必然結果，因爲分組交換傳輸效率高、費用低，它將逐步代替目前的電路交換網絡。多種接入網絡（無線、x DSL、Cable、光接入等）將成爲一個統一包交換的骨幹網絡。在將來的網絡架構中，7號信令系統將和IP網絡並存必定的時間，它將在IP網絡中扮演重要的角色。在各類網絡融合的趨勢中，一個明顯的變化就是，過去電路交換機強大的功能，正在不斷地分解，並且接口正在標準化。M GCP（Media Gateway Control Protocol）協議使IP網絡和PSTN網絡之間的接口口有了統一的規範，IPST（Internet Protocol Standard Transmit）協議使電路交換的信令在IN網絡中有了統一的實施方法。這就使在IP電話領域中的分佈式呼叫處理結構成爲可能，爲 IP電話系統在目前和將來的應用奠基了堅實的網絡基礎。這一階段發展起來的IP電話系統咱們稱爲「統 一階段」的IP電話系統。

　　——統一階段IP電話最顯著的特色就是：各類IP電話設備相互兼容，將電路交換思想延伸到整個網絡中，運營商能夠在整個IP網絡上進行無障礙的交換。以M GCP和IPST爲表明的協議，統一了H.323和iNOW！協議的規範，並對IP網絡和PSTN網絡之間的接口信令進行了標準化（IPST協議）。咱們知道，I P電話系統通常分爲三層結構，即：鏈接層、控制層和業務管理層。

　　——鏈接層負責創建和實現物理層的鏈接，它在IP網絡和PSTN網絡之間完成信息交換的同時，負責將編碼後的語音信號傳送到控制系統。控制層完成呼叫請求鏈接。該層的相關協議有： H.32三、H.GCP和SIP等，這些協議的主要任務是完成對語音信號的封裝，並創建適當的承載鏈接。業務管理層主要完成運營商的業務控制，例如用戶管理、計費、結算和用戶受權等功能。該層必須支持A 接口（智能網絡接口），因此，該層也與H.GCP（MGCP）協議密切相關。

　　——MGCP是爲全部介於PSTN和IP網絡之間的各類網關所定義的協議標準。最爲典型的應用就是IP電話網關和撥號接入服務器。所以，IP電話網關與撥號接入服務器將來的結構有着很大的類似性。所不一樣的是，I P電話網關完成對PSTN話路資源和RTP會話資源的捆綁，而撥號接入服務器則完成對PSTN話路資源和IP會話的捆綁。所以，將來的撥號接入服務器將可以自動識別I P接入、IP 電話（或傳真）接入，作到按需動態實現通道分配和資源捆綁。